| 标题 | 基于4G网络技术水位远程监测及控制 |
| 范文 | 王帅 刘英超 张晨 李大华 李栋 远程监测水位和智能控制水泵的系统，其中包含了无线路由技术、软件开发技术、传感器技术和PLC控制技术。该系统可以用于工厂或个人来提高最大用水效率及提供方便。 关键词：无线路由；水位；PLC；远程控制 一、系统的技术原理及特点 GPRS是通用分组无线业务的缩写。目前已发展到4G网络技术。GPRS是基于GSM（全球移动通信系统）的数据传输技术。可以说它是GSM的延伸。 GPRS通过分组类型实现传输。基于发送数据的大小来计算用户的成本。因此，传输成本相对较低。新的GPRS技术的优点是无论您在哪里，它可以让您快速访问互联网。流行的观点是：速度提高，内容增加，应用程序丰富，但成本下降。 PLC是由继电器控制的概念和设计思想，与计算机技术与微电子技术结合形成的专门从事逻辑控制的计算机系统。PLC控制系统在井控中具有良好的应用性，具有功能强，可靠性高，寿命长，能耗低，维修方便等特点。 随着科学技术的不断发展，一些先进的控制解决方案已应用于工业领域的供水控制系统，从而代替了一般采用独立继电器或PLC控制系统。这将使控制系统更具可扩展性，不易发生故障并更易于操作和维护。本项目通过装有SIM卡的路由器，实现了PLC控制功能与GPRS无线传输技术的有效结合，为工业供水领域提供了更完美的控制方案。 二、系统的主要功能及工作过程 （一）数据的采集、传输及读取 首先将PLC通过路由器及SIM卡提供的GPRS服务与互联网实现连接，即可将传感器采集来的信息（如液位、电流、电压、水流量等）通过互联网传输至PC端，通过人机交互界面即可实现数据的实时读取。 （二）数据的统计及报表生成 设计系统所需数据库，储存采集来的数据，定期生成专业的统计图表。 （三）系统参数的修改 利用数据库生成的高度可视化的报表，可轻易得出更有利于系统工作及水资源利用的参数。在PC端发出修改参数的指令，通过互联网即可实现远程修改PLC的工作參数。 （四）现场液位控制 PLC根据远程设置的参数，自动控制继电器、阀门、水泵等设备实现液位的精确控制。 （五）异常情况报警 系统的电流电压变送器可实现实时监控系统工作状况，一旦系统工作异常立即向PC端发送报警信息。 三、硬件的选型 电流传感器采用霍尔传感器，其特点是架构明了，测量精确度与线性程度较高。 由于本设计致力于实现SIM卡提供的GPRS网络的通信，而且现场工作环境较复杂，所以路由器选择YN3402型工业级路由器。 PLC选用SIMATIC S71200，有着紧凑模块化的设计特点且具有众多功能的指令集，这些特点使其成为解决工业控制问题的不二选择。 四、程序流程 系统水位控制流程如下： （1）用户远程设定需要的水位参数（即L，H，S），系统启动； （2）自动检测水位是否处于设定范围之内，若处于范围之内则系统处于待机状态，持续检测水位； （3）若水位高于上限值则打开水泵抽水； （4）若水位低于下限值则打开入水阀门加水，直到水位到达设定的额定值S系统进入待机状态。 五、总结 本文通过3G/4G电信技术和PLC控制技术的有效整合，展示了以下优势： （1）实现全自动控制和监控，减少人员操作和工作量，大幅度提高了工厂自动化水平。 （2）采用PLC代替继电器控制，提高了受控设备的运行可靠性，降低了故障率，大大缩短了故障时间，减少了电气元件的损耗。 （3）与电缆铺设相比，采用GPRS远程监控减少了电缆和人力的投入成本，更重要的是，它解决了信号衰减的问题，可实现高精度、高可靠性、信号稳定的控制。其最大的优点是：节省了大量的继电器和接触器的使用。 （4）系统能够及时发出报警信息，使管理人员能够在最短的时间内发现危险情况，及时采取修复措施，确保供水系统安全，减少水资源浪费，降低运行成本。 （5）实时数据显示软件或移动设备上，实现供水信息的自动化和网络化管理。 （6）该系统可对，流量、水位阀位、累计水量等系统状态信息进行24小时全天候监测，从而通过软硬件结合的方式实现了自动远程控制功能。 参考文献： [1]郭荣祥，雷高阳.基于PLC和GPRS的远程监控供水系统的设计[J].计算机测量与控制，2013.21（10）. [2]王伟.PLC和GPRS技术在远程供水系统中的应用[J].电子科技大学，2013.06.23. [3]郑文波，谷明珍，赵鑫，冷雪.通过MDS无线通信实现PLC远程自动汲水与供水的控制[J].自动化与仪器仪表，2007.06（134）. [4]周丽荣. 基于S7200PLC的水塔水位自动控制系统设计[J].科学之友，2012（06）. [5]王树东，靳雷，包群山，李梦. GPRS技术和PLC在自来水厂监控系统中的应用[J].工业用水与废水，200902（401）. [6]邢珂，黄民改.基于S7300PLC的水库测流监控系统的设计[J].华北水利水电学院学报，201110，32（5）. [7]田国海，马华明.基于PLC、GPRS、互联网和组态软件的泵站远程控制[J].科技论坛，61. [8]靳雷，包群山.基于PLC和GPRS无线通信的水厂监控系统设计[J].智能电器及计算机应用，2009（9）. 项目信息： 天津理工大学2017 年度大学生创新创业训练计划项目 |
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